Буровая скважина и ее элементы

1. 1.1. Буровая скважина и ее элементы.

    1.2. Классификация скважин по назначению.

1.1 Скважина - цилиндрическая выработка, вертикальная или наклонная, сооружаемая без доступа в нее человека и имеющая d < длины.

Начало скважины начинается устьем, цилиндрическая поверхность – стенкой или стволом, дно – забоем. Длина от устья до забоя по оси ствола определяет глубину скв.

Скв. бурят вертикальные и наклонные (разнообразные положения оси скв.: наклонное, наклонно-искривленное, в одно- и многоазимутальном направлении). Наклонную скв принудительно искривляют по заранее запроектированному профилю.d скв уменьшается от устья к забою (начальный d скв 500 мм, конечный 140 мм, Lскв=30-40 м, max L=1200м, Нсред=2500 м).

 

1.2 По назначению скважины классифицируются:

1) Опорные скважины – для изучения геологического строения и условий залегания горных пород.

2) Параметрические скважины – для более детального изучения геологического строения разреза месторождения, для уточнения стратиграфического разреза.

3) Структурные скважины – для тщательного изучения структур и подготовки проекта поисково-разведочного бурения.

4) Поисковые скважины – для поиска новых залежей на открытых ранее месторождениях и для открытия новых месторождений.

5) Разведочные скважины – для оконтуривания месторождений с установленной промышленной нефтегазоносностью, сбора данных для проектирования разработки месторождения, исследования разреза и нефтегазоносности.

6) Эксплуатационные скважины – для добычи и организации эффективной разработки разведанного месторождения.

- оценочные скважины – для уточнения режима работы пласта, схемы разработки месторождения и др.;

- нагнетательные скважины – для организации законтурного и внутриконтурного нагнетания в эксплуатационный пласт воды, газа или воздуха;

- наблюдательные скважины – для систематического контроля за режимом разработки месторождения.

7) Специальные скважины – для взрывных работ, сброса промысловых вод, добычи воды, подземных газохранилищ, ликвидации нефтегазовых фонтанов и др.

 

 

 

 

 

2. 2.1.Как осуществляется процесс бурения скважины.

    2.2. Как осуществляется углубление скважины.

    2.3.Способы вращения долота.

    2.4.Технологические операции при бурении скважин.

2.1.Нефтяные и газовые скв бурят на суше и на море при помощи бурильных установок (мощность 1500 кВт). При строительстве скв на суше под отсыпают спец площадку – фундамент. При бурении на море монтируют бурильную установку на эстокадах или плавучих бурильных платформах или судах. Районы бурения скв: океаническое, континентальное (шельф, щит, платформа).

Способы бурения скв. Разрушать г/п можно мех, термич, физ-хим способами. Самый распространенный – мех (используется кинетич энергия долота, поднятого на определенную h с помощью каната. Современный способ -  вращательный.

2.2.Углубление осущ-ся путем разрушения породы по всей площади забоя (сплошное бурение) или по его периферийной части (колонковое бурение). Инструмент для разрушения забоя  - долото. Если забой разрушают по периферийной части, то бурение ведется бурильными головками, в этом случае: в центре скв остается колонка породы – керн. Его периодически поднимают на пов-ть для изучения св-в пород.

2.3.способ вращения долота:

1 .вращают БК и вместе с  ней долото.

Механизм для       вращения долота-ротор

2..вращается только долото. Колонна  не вращается. Механизм для  вращения долота- ЗД.

2.4.Технологические операции при вращательном бурении.

1)углубление скв производят разрушая ее забой. Разрушение (обычное) производится долотом, разрушая забой по свей S. Долото вращают, а за счет нагрузки оно двигается поступательно вниз. Это обеспечивает внедрение долото в породу и скалывание ее. Долото связывает с устьем скв колонны бурильных труб – бурильная колонна.  Долото привинчивают к нижней трубе в б/к или к з/д. сама б/к состоит из отдельных трубок длинной 10-12 м, которые свинчивают друг с другом по мере углубления скв.  верхняя бурильная труба имеет квадратное сечение (на устье). Ведущая бурильная труба – квадрат. Долото вращают 2 способами: ротор – спец вращающий механизм, установленный над устьем скв в центре вышки, ротор вращает всю б/к и само долото; з/д – долото крепится к валу з/д, который вращается, а корпус з/д – неподвижен и крепится к колонне бурильных труб. Нагрузка на долото создается с помощью спец устройств б/к (УБТ).

2) промывка скв осущ спец приготовленной промывочной жидкостью. Промывка осущ с помощью бурильных насосов ч/з гибкий шланг и вертлюг нагнетают п/ж в б/к. дойдя до долота ч/з имеющиеся отверстия п/ж двигается по затрубному пространству, вынося частицы выбуренной г/п. П/ж очищается на пов-ти от выбуренных пород и снова используется для промывки.

3)наращивание б/к: по мере  углубления свк б/к уходит в глубь. С помощью лебедки б/к приподнимают на длину ведущей трубы и всю колонну подвешивают на стволе ротора  с помощью клиньев. Квадрат завинчивают и спускают в шурф. Б/к удлиняют, привинчивая к ней б/т, снимают б/к с клиньев, спускают скважину на длину этой трубки, достают и привинчивают квадрат и продолжают бурение.

4) СПО: для замены изношенного  долота и смены компоновки  нижней части б/к поднимают  из скв всю б/к. Для этого ее развинчивают на секции – свечи по 2-3 трубки. Их устанавливают в фонаре вышки на спец подсвечнике, меняют долото и спускают б/к строго в обратном порядке, свинчивая свечи.

5) скважину бурят, поинтервально уменьшая d долот от интервала к интервалу. крепление СКВ. Для того чтобы предупредить стенки СКВ то высыпания их крепят. В пробуренное отверстие спускают обсадную колонну, а пространство м/у трубой и стенкой цементируют. Цемент прокачивают по обсадной трубе до ее низа.

5.1.) Бурят интервал под обсадную  колонну – направление. (5-30 м).;5.2)Буриться интервал под обсадную колонну- кондуктор.(300- 1000 м)

5.3) бурение под промежуточную  колонну.

5.4) бурение под эксплуатационную  колонну. (происходит подъем газа  на дневную поверхность)

6. Освоение скважины. Перфорация  э/к напротив продуктивного пласта; снижение Р столба жидкости в э/к до уровня ниже Р пластового.

7. Испытание скв: спуск спец приборов пласт флюидов, измерение дебита скв.

 

 

3. 3.1 Физ-мех св-ва г/п.

    3.2 Давление в земной коре.

3.1 Плотность – масса единицы объема твердой фазы, т.е. при «о» пористости (Р =1850 – 5200 км/м³.

Пористость - коэффициент, представляющий собой отношение объема пустот к  видимому объему породы.

Объемная масса – масса единицы  объема породы в ее истинном состоянии, т.е. с учетом наличия пор (2100-2900).

Прочность г/п – величина напряжений, при которых разрушается г/п , хар-ет ее на прочность. Наибольшее сопротивление породы оказывают сжатию, прочность на растяжение не превышает 10% прочности на сжатие.

Упругость – упруго-хрупкие тела подчиняются закону Гука и разрушаются, когда напряжения достигают предела  упругости.

Пластичность – для роста  пластической деформации необходимо увеличивать  напряжение, скорость роста деформации больше скорости увеличения напряжения.

Ползучесть – постоянный рост деформации при неизменном напряжении.

Релаксация напряжений – постепенное  уменьшение напряжений в теле при  постоянной деформации его. Твердость  г/п по Шрейнеру: твердость, кот определяется по методу вдавливания штампа. В зависимости от твердости(мягкие,1 Гпа средние,1-4 Гпа твердые от 4 Гпа) . Абразивность – способность изнашивать в процессе трения металлы и твердые сплавы(гипс, > барид >доломид>известняки>кремневые породы> железомагнезиальные >кварциты.

 

3.2Давление в з/к: слои отличаются физ-мех св-ми (плотность, проницаемость, абразивность, что вызывает разное Р, t). Залежи углеводородов: газовые, газоконденсатные, газонефтяные, нефтяные, битумные – тяжелые, смолянистые нефти).В пределах залежи углеводороды располагаются в соответствии с законом гравитации: легие газооб-ые агенты занимают повышенные участки, тяжелые и жидкие – пониженные.Если в залежи присутствует вода, то все углеводороды нах-ся под водой – водоплавающая залежь. Любой флюид наход-ся в порах г/п под более или мене высоким давлением. Поровое - давление флюида в порах г/п. Пластовое - давление флюида в коллекторах. Пластовое поровая Р = статистич Р столба умеренно – соленой жидкости.

Высота столба – расстояние от рассматриваемой точки до поверхности. Существуют зоны с аномальным пластовым Р, кот может быть выше и ниже нормального. Для хар – ки вводят к_а – коэффициент аномальности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Горная (геостатическое) – давление обусловленное весом вышележащей толщей г/п.

 

Объемная масса – средневзвешенная толщ и пород, залегающая в интервале  от дневной повер-ти до рассматриваемой точки.

 

Давление гидроразрыва –Р при котором в г/п образуются микро и макро трещены. Давление пластовое, горное и гидроразрыва принято изображать в виде графика – график совмещенных Р.

 

4. 4.1.Цикл строительства скв.

    4.2.Состав и значение работ, входящих в цикл.

 

4.1. 1. Подготовительные работы к строительству буровой. Строительство подъездных путей, линий электропередач, связи, трубопроводов. Выравнивание площадки, обваловка, бурение скважины на воду и др.

2. Строительно-монтажные работы. Сборка буровой установки и наземного оборудования.

3. Подготовительные работы к  бурению. Наладка оборудования, бурение и крепление шурфа, установка направления скважины.

4. Проводка ствола и крепление  скважины.

5. Оборудование устья, испытание  скважины на приток, сдача скважины  в эксплуатацию.

6. Демонтаж буровой установки, транспортировка на новую точку, восстановление площадки, рекультивация земель.

 

4. 2.Все виды работ делятся на этапы:

-подготовительные  работы к монтажу бурового  оборудования (планировка и обсыпка площадки под буровую от 2000-5000; устройство подъездных дорог; площадка коммуникации –водопровод, линии электопердач, телефон).

-монтаж  бурового оборудования: (устройство фундаментов и установка блоков оборудования, обвязка оборудования, установка емкости и бытовых блоков, укрытие вышки и оборудования

-подготовительные  работы к бурению скв (установка направления - труба, оснастка талевой системы – поднятие и опускание труб, монтаж приспособления малой механизации, приспособление бурового штанга к ветлюгу и стояку – подача жидкости, цементирование вышки и проверка горизонтальности ротора).

-бурение скважины (углубление забоя до проектного горизонта, крепление стенкой скв обсадными колонами, освоение скв, сдача скв в эксплуатацию).

-демонтаж  бурового оборудования.

-перевозка  оборудования на новую точку  и рекультивация оборудования.

Все виды работ осуществляются в соответствии с документом – Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности /ПБ 08-624-03/.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Бурильная колонна,  ее назначение и составные  элементы.

Бурильная колонна – непрерывная многозвенная система инструментов, соединяющая наземное буровое оборудование (вертлюг) с долотом на забое скважины.

Состав бурильной  колонны

1- вертлюг

2- переводник вертлюга

3- верхний переводник  бурильной трубы

4- ведущая труба

5- нижний переводник ведущей  трубы

6- предохранительные переводник

7- муфта бурильного замка 

8- бурильные трубы

9- ниппель

10- муфта

11, 14- переводники

12, 13- утяжеленные бурильные  трубы

 

Бурильная колонна состоит  из:

• ведущей трубы;
• бурильных труб;
• утяжеленных бурильных труб;
• вспомогательных элементов.

 

Бурильная колонна предназначена  для:

• передачи вращения от ротора к долоту;
• восприятия реактивного момента забойного двигателя;
• подвода промывочной жидкости к долоту и забою скважины, а также к ГЗД;
• создания осевой нагрузки на долото;
• спуска и подъема долота и забойного двигателя;
• проведения вспомогательных работ (проработка, расширка и промывка ствола скважины, испытание пластов, ловильные работы и др.).

Вспомогательные элементы:

Центраторы – для центрирования нижнего направляющего участка бурильной колонны в стволе скважины и предупреждения его самопроизвольного искривления.

- лопастные;- шарошечные.

Калибраторы – для выравнивания стенок скважины до номинального диаметра и калибрования ее ствола.

- лопастные;- шарошечные.

Стабилизаторы – для стабилизации работы нижнего направляющего участка бурильной колонны путем ограничения прогиба труб при наличии каверн, гашения поперечных и иных колебаний.

- с цельными лопастями;- со сменными лопастями;- с приваренными  лопастями.

Амортизаторы – для снижения амплитуды динамических нагрузок.

- пружинные;- резинометаллические;- гидравлические;- газовые.

Протекторные  кольца – для защиты бурильных и обсадных труб.

- резиновые;- резинометаллические;- пластиковые;- металлические.

Обратные клапаны – для предупреждения поступления загрязненного бурового раствора в бурильную колонну.

Фильтры – для предупреждения попадания в бурильную колонну посторонних предметов.

Металлошламоуловители – для улавливания кусков металла и крупного шлама.

Гидрояссы (гидроударники) – для освобождения бурильной колонны от прихватов.